Die heelal—’n Paar geheime wat reeds ontrafel is
OP DIE 4de Julie, in die jaar 1054, het Jang Wei Te in die vroeë oggend na die hemelruim gestaan en kyk. As amptelike astronoom van China se Keiserlike Hof was hy besig om die beweging van die sterre noukeurig dop te hou toe ’n helder lig naby die Orion-sterrebeeld skielik sy aandag getrek het.
’n “Besoekende ster”—die naam wat die eertydse Chinese aan so ’n seldsame verskynsel gegee het—het verskyn. Nadat Jang dit pligsgetrou aan sy keiser gerapporteer het, het hy opgemerk dat die “besoekende ster” so helder geword het dat dit selfs helderder as Venus was en weke lank helder oordag gesien kon word.
Negehonderd jaar het verloop voordat hierdie skouspel genoegsaam verklaar kon word. Daar word nou geglo dat die Chinese astronoom ’n supernova, die hewige doodstryd van ’n reusester, aanskou het. Die oorsake van so ’n buitengewone verskynsel is net ’n paar van die geheime wat die astronomie probeer ontrafel. Die volgende is een verduideliking wat astronome met groot sorg saamgestel het.
Hoewel sterre soos ons son buitengewoon lang en stabiele lewens kan hê, veroorsaak hulle vorming en uiteindelike ontploffing uiters skouspelagtige vertonings in die lug. Wetenskaplikes glo dat die lewensverhaal van ’n ster binne-in ’n newel begin.
Newel. Dit is die naam van ’n interstellêre gas- en stofwolk. Newels is van die mooiste voorwerpe in die naghemel. Die een op die voorblad van hierdie tydskrif word die Trifid Nebula (of driespletige newel) genoem. Nuwe sterre is al binne-in hierdie newel gebore, wat veroorsaak dat die newel ’n rooi skynsel uitstraal.
Blykbaar word sterre binne-in ’n newel gevorm wanneer die verspreide materie as gevolg van swaartekrag saamtrek tot gasstreke wat krimp. Hierdie reusagtige gasballe stabiliseer wanneer hulle die temperatuur bereik waarteen kernreaksies in die kern van die wolk begin, wat verdere krimping voorkom. So word ’n ster gebore, dikwels saam met ander sterre, en saam vorm hulle ’n sterswerm.
Sterswerms. Op die foto op bladsy 8 sien ons ’n klein swerm wat die Juwelekissie genoem word, en daar word gemeen dat dit slegs ’n paar miljoen jaar gelede ontstaan het. Sy naam het ontstaan uit die aanskoulike beskrywing van die 19de-eeuse astronoom John Herschel: “’n kissie met edelgesteentes van verskillende kleure.” Ons galaksie alleen het meer as duisend soortgelyke swerms.
Die ster se energie. ’n Wordende, of ontwikkelende, ster stabiliseer wanneer ’n kernoond binne-in die ster ontvlam. Dit begin waterstof in helium omsit deur ’n smeltproses soortgelyk aan dié wat in ’n waterstofbom plaasvind. Die massa van ’n tipiese ster, soos die son, is so groot dat dit sy kernbrandstof miljarde jare kan laat brand sonder dat die voorraad uitgeput raak.
Maar wat gebeur wanneer so ’n ster uiteindelik sy waterstofbrandstof opgebruik? Die kern krimp en die temperatuur styg namate die ster die waterstof in die middelste gedeeltes opgebruik. Terselfdertyd sit die buitenste lae geweldig uit, wat die ster se radius 50 keer of meer vergroot, en dit word ’n rooireus.
Rooireuse. ’n Rooireus is ’n ster met ’n betreklik koel oppervlaktemperatuur; gevolglik lyk hy rooi, pleks van wit of geel. Hierdie fase in ’n ster se lewe is betreklik kort, en dit eindig—wanneer die meeste van die heliumvoorraad opraak—met ’n vuurwerkvertoning in die lugruim. Die ster, wat steeds helium verbrand, skiet sy buitenste lae uit en vorm ’n planetêre newel wat gloei as gevolg van die energie wat dit van die moederster ontvang het. Uiteindelik krimp die ster drasties en word ’n dowwe witdwerg.
As die oorspronklike ster egter groot genoeg is, ontplof die ster self uiteindelik. Dit is ’n supernova.
Supernovas. ’n Supernova is die ontploffing wat die lewe van ’n ster beëindig wat oorspronklik baie groter as die son was. Ontsaglike hoeveelhede stof en gas word deur geweldige skokgolwe in die ruimte ingeskiet teen snelhede van meer as 10 000 kilometer per sekonde. Die intense lig van die ontploffing is so helder dat dit helderder is as ’n miljard sonne, en dit lyk soos ’n vonkelende diamant in die lug. Die energie wat in ’n enkele supernova-ontploffing vrygestel word, is gelykstaande met die energie wat die son in altesaam negemiljard jaar sal vrystel.
Negehonderd jaar nadat Jang sy supernova gesien het, kan astronome steeds die verspreide oorblyfsels van daardie ontploffing sien, ’n struktuur wat die Krapnewel genoem word. Maar iets meer as die newel het agtergebly. In sy kern het hulle iets anders ontdek—’n klein voorwerp, wat 33 keer per sekonde roteer en ’n pulsar genoem word.
Pulsars en neutronsterre. ’n Pulsar is blykbaar ’n uiters digte, roterende materiekern wat agtergebly het na ’n supernova-ontploffing van ’n ster wat nie meer as drie keer groter as die son is nie. Omdat hulle ’n deursnee van minder as 30 kilometer het, word hulle selde deur optiese teleskope waargeneem. Maar hulle kan opgespoor word deur radioteleskope, wat die radioseine opvang wat deur hulle vinnige rotasie veroorsaak word. ’n Bundel radiogolwe roteer saam met die ster, soos die straal van ’n vuurtoring, en word as ’n puls waargeneem, wat aanleiding gee tot die naam pulsar. Pulsars word ook neutronsterre genoem omdat hulle hoofsaaklik uit dig saamgeperste neutrone bestaan. Dit verklaar hulle ongelooflike digtheid—meer as ’n honderdmiljoen ton per kubieke sentimeter.
Maar wat sal gebeur as ’n ster wat waarlik ontsaglik groot is, ontplof en ’n supernova word? Volgens astronome se berekenings kan die kern aanhou ineenstort verby die neutronsterstadium. Teoreties gesproke sal die swaartekrag, wat die kern saampers, so groot wees dat ’n sogenoemde gravitasiekolk sal ontstaan.
Gravitasiekolke. Daar word gesê dat hulle reusagtige kosmiese draaikolke is waaruit niks kan ontsnap nie. Die binnewaartse trekkrag van gravitasie is so sterk dat lig sowel as materie wat te na aan hulle kom genadeloos ingesuig word.
Geen gravitasiekolk is al ooit regstreeks gesien nie—volgens definisie is dit onmoontlik—hoewel fisikusse hoop om hulle bestaan te bewys deur die uitwerking wat hulle op voorwerpe in die nabyheid het. Nuwe waarnemingstegnieke sal dalk nodig wees om hierdie spesifieke geheim te ontrafel.
Geheime van die galaksies
’n Galaksie is ’n kosmiese struktuur wat uit miljarde sterre bestaan. In 1920 is daar ontdek dat die son nie die middelpunt van ons galaksie is, soos voorheen geglo is nie. Kort daarna is ’n magdom ander galaksies met kragtige teleskope waargeneem, en die mens het begin besef hoe ontsaglik groot die heelal is.
Die wasige tapisserie wat ons die Melkweg noem, is in werklikheid ’n syaansig van ons eie galaksie. As ons dit van ver af kon sien, sou dit baie soos ’n reusevuurwiel lyk. Die vorm daarvan is al vergelyk met twee gebakte eiers wat met hulle rugkante teen mekaar geplaas is, maar natuurlik op ’n baie groter skaal. As ons teen die snelheid van lig beweeg, sal dit 100 000 jaar duur om ons galaksie oor te steek. Dit duur 200 miljoen jaar voordat die son, wat naby die buiterand van die galaksie geleë is, sy wentelbaan om die galaksiemiddelpunt voltooi.
Galaksies, net soos sterre, bevat nog baie geheime wat die wetenskaplike gemeenskap boei.
Kwasars. In die sestigerjare is sterk radioseine opgevang van voorwerpe wat baie ver van ons plaaslike galaksiegroepe af geleë is. Hulle is kwasars genoem—’n verkorting van “kwasi-steragtige radiobronne”—as gevolg van hulle ooreenkoms met sterre. Maar astronome was stomgeslaan deur die ontsaglike hoeveelhede energie wat kwasars uitstraal. Die helderder kwasars is sowat tienduisend keer so helder as die Melkweg, en die verste kwasars wat al opgemerk is, is meer as tienmiljard ligjare ver.
Na twee dekades van intensiewe studie het astronome tot die gevolgtrekking gekom dat hierdie vergeleë kwasars die baie bedrywige kerns van afgeleë galaksies is. Maar wat gebeur in die kern van hierdie galaksies om sulke ontsaglike hoeveelhede energie op te wek? Sommige wetenskaplikes beweer dat die energie eerder deur gravitasieprosesse vrygestel word as deur kernfusie soos in sterre. Huidige teorieë assosieer kwasars met reusegravitasiekolke. Of dit korrek is of nie is op die oomblik nog nie bekend nie.
Kwasars en gravitasiekolke is net twee van die raaisels wat nog opgelos moet word. Trouens, sommige van die geheime van die heelal sal dalk vir ewig vir ons duister bly. Dié wat al ontrafel is, kan ons nietemin ’n paar diepgaande lesse leer, lesse met implikasies wat baie verder as die astronomiewêreld strek.
[Prent op bladsy 7]
Spiraalgalaksie M83
[Erkenning]
Photo: D. F. Malin, courtesy of Anglo-Australian Telescope Board
[Prente op bladsy 8]
Die Juwelekissie
Oop sterswerm, die Pleiades in Taurus, M45
[Erkenning]
Photo: D. F. Malin, courtesy of Anglo-Australian Telescope Board
[Prente op bladsy 8]
Orion-newel, met insetsel wat die Perdekopnewel aantoon
[Erkenning]
Photo: D. F. Malin, courtesy of Anglo-Australian Telescope Board